Filosofia e metodo scientifico da Bacone a Newton

Il contributo è tratto da Storia della civiltà europea a cura di Umberto Eco, edizione in 75 ebook

La questione del metodo è il luogo d’inizio della filosofia moderna. Bacone, Galileo, Cartesio e Newton sono i principali artefici di una rivoluzione concettuale che determinerà per secoli la funzione rispettiva della scienza e della filosofia e il loro rapporto con la società. Dall’ideale aristotelico di una fisica contemplativa e qualitativa si passa in pochi decenni a una scienza intesa come comprensione della struttura matematica della natura in vista di un dominio tecnologico su di essa.

Il metodo della scienza: una questione moderna 

La questione del “metodo” è il crocevia della modernità, da cui si dipartono le vie, talvolta parallele, talvolta divergenti, della tecnica, della scienza e della filosofia. La questione è moderna anche se la parola è antica: un’eredità platonica che conoscerà il suo momento di gloria quasi a cose fatte, ovvero dopo il Discorso sul metodo (1637) di Cartesio (René Descartes, 1596-1650). Prima, più che di un metodo generale della scienza (cioè, alla lettera, del retto cammino da percorrere per giungere alla verità), si parlava come Bacone (Francis Bacon), di un Nuovo Organo, cioè di una nuova logica, o di una serie di procedure, come le galileiane “sensate esperienze” e “certe dimostrazioni”, destinate a creare un sapere scientifico degno di questo nome. Ma il trionfo, largamente postumo, dell’operetta cartesiana ha fatto passare in secondo piano le altre espressioni linguistiche di quello che fu, nei fatti, un movimento collettivo e per niente riducibile a un’unica personalità. Si trattò peraltro di un movimento tutt’altro che uniforme, anzi attraversato da forti contrasti e segnato da differenze evidenti, ancorché spesso sottostimate nelle ordinarie rappresentazioni trionfalistiche dell’avvento della scienza: scienza che fu insieme baconiana, galileiana e cartesiana (prima di essere definitivamente newtoniana) e spesso senza consapevolezza di quanto potenzialmente contrastanti fossero queste spinte interne.

Un avvento rapido, quello della scienza moderna, ma tutt’altro che inspiegabile. Il processo di crisi della scienza aristotelica è lungo e sinuoso, irriducibile alle caricature che tutti i protagonisti della Rivoluzione scientifica si compiaceranno di proporne: dai ragni e dalle formiche di Bacone al Simplicio galileiano, che preferisce i libri di Aristotele all’osservazione diretta delle stelle, alle tirate cartesiane contro la nauseante vacuità di tutto ciò che si apprende nelle scuole. Erano caricature interessate. Dietro la facciata di un aristotelismo largamente imperante (e destinato a resistere nelle università, comunque, almeno fino alla fine del Seicento), agiscono fin dal XIV secolo fermenti diversi, sorti nel terreno fertile della meccanica e delle scienze applicate. Ma perché si giungesse a una rifondazione generale del sapere occorreva una rottura epistemologica complessiva rispetto alla tradizione aristotelica, che si avrà soltanto tra la fine del Cinquecento e la prima metà del secolo successivo.

Bacone: induzione e dominio sulla natura

Il paradosso di Bacone sta nel fatto che nelle sue opere, universalmente riconosciute come inaugurali della questione del metodo della scienza, non si trova una sola scoperta scientifica degna di questo nome. Non solo: la sua estraneità al filone più innovativo della scienza moderna, l’astronomia, lo vede per certi versi in controtendenza rispetto al movimento che attraversa la cultura europea in quegli anni (di qui il suo costante rifiuto del copernicanesimo). Ma ciò che Bacone ha chiarissimo, e che costituisce il suo segno nella cultura europea moderna, è il rapporto inscindibile tra esperienza e scienza e, di ritorno, tra scienza e tecnica, e quindi tra scienza e società. La scienza non è pura contemplazione delle cose ma osservazione diretta della natura da cui si traggono gli strumenti per un intervento diretto nella e sulla natura stessa, in nome del benessere collettivo dell’umanità.

Il metodo baconiano si accentra attorno alla teoria dell’induzione, che occupa gran parte del Novum Organum (1620). L’induzione è quell’itinerario logico della scoperta che permette di risalire dall’osservazione di fatti empirici all’enunciazione di principi generali astratti dotati di valore esplicativo rispetto a un dato fenomeno. Bacone rimarca perentoriamente la differenza con la tradizionale impostazione aristotelica, che non sta tanto nell’accento messo sulla priorità dell’esperienza, affermata anche da Aristotele, quanto nella modalità con cui da essa si risale ai principi generali del sapere. Un sensismo ingenuo come quello che Bacone imputa agli aristotelici è altrettanto pericoloso di un razionalismo aprioristico (e trovare una mediazione tra questi due estremi sarà il punto chiave di tutte le riflessioni metodologiche sei-settecentesche). Non si tratta quindi di “volare ” subito ai principi primi, astraendo dai dati empirici, ma di studiarli pazientemente attraverso tutta una serie di procedure prestabilite.

Per Bacone, lo scienziato non è una formica che accumula materiale, e non è un ragno che tesse la sua tela speculativa senza considerare l’esperienza. Lo scienziato interroga l’esperienza e, come le api, la rielabora creando qualcosa di nuovo, diffidando del sapere costituito e di tutti i pittoreschi ma pericolosissimi “idoli” che ingombrano la mente umana. C’è insomma un aspetto fortemente progettuale e costruttivo dell’esperimento di Bacone, che lo distingue rispetto ai vari empirismi dei secoli precedenti: è l’idea, tutta moderna, di un protocollo sperimentale della scienza, ampiamente descritto nel Novum Organon. Celebre, in quest’opera, la ricerca della “forma” del caldo, ovvero di ciò che costituisce il fondamento inseparabile del calore, che Bacone descrive dettagliatamente mettendo via via a fuoco il procedimento dell’induzione. L’induzione, per come la intende Bacone, non è una mera raccolta di dati empirici, ma si concretizza nell’uso di speciali tabelle con cui si rimarca, per esempio, la presenza o l’assenza di determinati fattori che contribuiscono all’esistenza del calore. È importante soprattutto l’aspetto negativo: l’induzione consente un’efficace azione eliminativa, perché, grazie ad alcune esperienze, diventa possibile escludere questo o quel fattore, laddove si scopra che il fenomeno di cui si ricerca la causa può sussistere anche senza di esso. Altrettanto fondamentale è la nozione, ampiamente ripresa in tutta la scienza seguente, di instantia crucis, o esperimento cruciale: quello che permette di risolvere con certezza il contrasto tra diverse teorie esplicative dello stesso fenomeno.

Con ciò Bacone proponeva un primo manifesto del metodo sperimentale, ancora rudimentale ma destinato a essere sviluppato in vari settori della scienza nel corso del Seicento, anche in quelli inizialmente meno toccati dalla rivoluzione astronomica, come la chimica, la geologia, lo studio delle forme viventi. Altrettanto decisivo e quanto mai influente si dimostrerà il tema baconiano del dominio sulla natura, che costituisce lo scopo primario della scienza, intesa non come semplice conoscenza passiva delle cose naturali ma come creazione, in senso stretto, di prodotti nuovi. Un afflato prometeico, quello di Bacone, che si coniuga con una prima e profetica intuizione delle necessità pratiche del suo programma: la ricerca scientifica è una grande impresa collettiva che nasce dall’unione di forze diverse e che necessita, in quanto tale, del sostegno operativo e finanziario dello Stato. Tra esperienza e scienza, e, di ritorno, tra scienza, tecnica, politica e società, si è ormai stabilito un vincolo che la storia moderna e contemporanea non farà altro che rafforzare e rendere inscindibile.

Galileo e il libro dell’universo

Con Galileo Galilei (1564-1642) si apre la rivoluzione scientifica vera e propria, contemporaneamente a una rinnovata riflessione metodologica, in un unico impulso rinnovatore destinato a travolgere, in pochi anni, tutto l’impianto della filosofia naturale aristotelica. Come spesso accade nella storia delle idee, i singoli elementi della svolta sono già presenti nella cultura precedente: la rinascita della matematica e lo studio delle sue applicazioni pratiche, l’attenzione per il lavoro degli artigiani e per le loro macchine, l’importanza degli esperimenti e dell’aspetto empirico della ricerca. Ma Galileo riesce a unire questi variegati elementi in modo indissolubile e senza più alcun compromesso di scuola.

Non bastava, per aprire la strada a una scienza della natura come quella che si svilupperà nel Seicento, il mero richiamo pitagorico o platonico alla struttura matematica della realtà. Anche se forse a Galileo qualcosa, di questi presupposti di origine antichissima, che richiama all’inizio del Dialogo sui massimi sistemi (1632), deve pur essere trapelato, per quanto in misura certo minore rispetto al suo contemporaneo Keplero. A esser decisiva, in Galileo, è soprattutto l’idea che la matematica debba esser ricercata e messa alla prova nell’esperienza, e nel senso che questo sperimentalismo acquisirà in lui. Sperimentare, per Galileo, significa isolare dei fenomeni specifici, ricostruibili in laboratorio, per estrarre da essi le leggi matematiche fondamentali della materia. L’esperimento galileiano deve essere semplice, perché le leggi della natura sono semplici e generali, ripetibile, falsificabile, quantificabile: tutti caratteri che denotano da allora ogni esperimento scientifico degno di questo nome.

La svolta galileiana nasce dal superamento delle barriere poste da Aristotele e dall’aristotelismo tra matematica e fisica: la prima scienza esatta ma astratta, la seconda dotata di oggetti reali ma proprio per questo destinata all’imperfezione e all’approssimazione conoscitiva (una concezione tradizionale che torna continuamente, nel Dialogo dei massimi sistemi, in bocca all’eroe negativo dell’opera, Simplicio). La matematica svolge un ruolo determinante da vari punti di vista: 1) costituisce il modello del ragionamento vero; 2) fornisce il linguaggio della scienza, e gli oggetti stessi su cui esso verte; 3) costituisce l’essenza reale delle cose naturali. Nel rivendicare il primo punto, Galileo si colloca nel contesto di un movimento largamente presente nella cultura cinquecentesca, inclusi certi settori dell’aristotelismo – si pensi a

Cristoforo Clavio (1538-1612), influentissimo autore della Ratio studiorum dei collegi gesuiti e risoluto sostenitore del primato della matematica tra le scienze). Anche il secondo punto non è del tutto incompatibile con un’impostazione tradizionale del sapere scientifico, purché ci si limitasse a ipotizzare dei modelli matematici astratti utili per poter meglio comprendere i processi fisici reali. Per arrivare al terzo occorre invece staccarsi definitivamente da quel retroterra. Ed è questo il passo compiuto da Galileo nel Saggiatore (1623), laddove egli asserisce, prima, che l’universo è un libro “scritto in lingua matematica”, e, poi, che le uniche caratteristiche concepibili della “materia, o sostanza corporea” sono le sue caratteristiche geometriche e quantificabili, e non quelle che appaiono immediatamente alla nostra sensibilità soggettiva (odori, sapori, colori). Le “sensate esperienze” di Galileo sono dunque tali soltanto se permettono di superare l’apparenza sensibile per andare a trovare, sperimentalmente, la radice matematica delle cose, per giungere a quei rapporti eterni di grandezze e misure nel conoscere i quali l’intelletto umano si equipara a quello divino. Un teorema matematico, infatti, non può essere più vero (intensive – cioè quanto a valore di verità) per Dio che per l’uomo: l’unica differenza è che Dio conosce tutti i rapporti possibili tra le cose e ha quindi una conoscenza di estensione infinita (extensive) e incommensurabile con quella umana. La limitatezza dell’intelletto umano rende perciò indispensabile la ricerca sul campo, l’analisi dei dati, la ripetuta osservazione dei fenomeni e la ricerca delle loro cause.

Resta che Galileo non ha mai teorizzato formalmente un metodo: tutte le etichette che si sono date alle sue posizioni metodologiche sono a lui sconosciute e, per il resto, largamente anacronistiche. In Galileo il metodo si fonde con la ricerca scientifica diretta e nasce, in qualche modo, da essa: il metodo del Galileo astronomo è diverso dal metodo del Galileo teorico del movimento perché diverse sono le condizioni sperimentali, le conoscenze pregresse, la possibilità di applicare modelli matematici dominabili. Certo, in Galileo è sempre centrale l’idea del primato delle esperienze sulle astrazioni di scuola: l’esperimento conferma il ragionamento matematico e lo dimostra con la massima necessità, permettendo di dedurne altri casi. Ma talvolta l’esperimento è talmente figlio della teoria (come nel caso dei famosi “esperimenti mentali”) da non distinguersi più da essa. Tanto è vero che l’effettiva praticabilità di molte esperienze descritte o immaginate da Galileo è stata più volte rimessa in discussione. Quello di Galileo è in fondo un programma aperto, venato da aporie profonde: su cosa è fondata la certezza della struttura matematica della realtà? Com’è possibile che i corpi si riducano a figure geometriche quando si ammette in loro la gravità e la capacità di muoversi come qualità essenziali, strettamente fisiche e non dipendenti da una mera considerazione geometrica del reale? Abbattuta la storica barriera tra la matematica e la fisica, restava da comprendere come la loro fusione fosse possibile.

Il sogno di Cartesio

Cartesio pensa in grande, da subito: pensa al metodo non come a un insieme di mere procedure valide in questo o quel settore della ricerca ma come a delle norme vigenti in ogni campo del sapere, dalle più astratte riflessioni metafisiche fino alla morale e alla medicina. Già a partire dai sogni del 1619, rivelati al mondo dal suo biografo Adrien Baillet, l’ideale di Cartesio è quello dell’unità della scienza, anche se ci vorranno molti anni prima che egli definisca esattamente il senso di questa espressione. Ma quando lo farà, sarà la svolta della filosofia moderna, consegnata a una pagina delle Regole per la guida dell’intelletto (1628 ca.). Oggetto di studio della filosofia, prim’ancora dei vari fenomeni naturali o intellettuali, è per Cartesio la mente stessa. Con ciò viene posto un obiettivo quanto mai ambizioso: riunificare tutto il sapere umano sotto un unico principio al contempo metodologico e metafisico. Nel progetto cartesiano maturo, il celebre cogito ergo sum costituirà questo principio fondamentale, da cui scaturisce l’intero sapere, a partire dalla stessa dimostrazione dell’esistenza di Dio.

Da questo punto di vista, il ruolo dei celeberrimi precetti esposti nel Discorso sul metodo (1637) risulta in qualche modo sminuito. Il metodo, per Cartesio, si rivela e si invera nella filosofia stessa e le succinte regolette del Discorso del metodo, subito prese a bersaglio da tanti contemporanei, non danno che una rudimentale esposizione del procedimento necessario per giungere alla verità. Le quattro regole prescrivono rispettivamente: 1) di accettare soltanto conoscenze evidenti; 2) di scomporre i problemi complessi in altri più semplici; 3) di seguire un ordine logico nell’analisi delle questioni, iniziando dalle più semplici per poi elevarsi alle altre; 4) di contemplare tutti i casi possibili, senza tralasciarne neppure uno. In realtà, per Cartesio, la filosofia è come quelle arti che, essendo prive all’inizio di strumenti, debbono forgiarsene alcuni, anche approssimativi, per poter iniziare a produrre qualcosa e giungere alla loro perfezione. Le quattro regole sono lo strumento iniziale della filosofia, che poi potrà andrà avanti ben oltre di esse (tanto è vero che Cartesio non le cita neppure nella sua opera filosofica principale, le Meditazioni metafisiche del 1641).

La stessa fisica cartesiana, esposta prima nel Mondo del 1630-1633 (incompiuto) e poi nei Principi di filosofia del 1644, dipende nei suoi presupposti fondamentali non da astratte prescrizioni metodologiche ma da premesse strettamente metafisiche: 1) la definizione della materia come sostanza estesa, ovvero mera estensione geometrica; 2) la conseguente negazione del vuoto e di ogni forza occulta; 3) la riduzione di ogni evento al mero scambio di movimento tra parti di materia, causato da Dio, che Cartesio concepisce come il motore uniforme della materia (da qui il principio di inerzia e quello della conservazione del movimento). La riduzione della materia a estensione permette a Cartesio di dare un fondamento metafisico all’intuizione galileiana della struttura matematica dell’universo, mentre il riduzionismo meccanicistico travolge, oltre a tutte le energie occulte della fisica rinascimentale, anche la forza di gravità, ridotta a semplice effetto del movimento vorticoso delle particelle di materia attorno alla terra, che schiacciano verso il basso i corpi più pesanti all’interno dell’atmosfera terrestre.

Quello di Cartesio è un programma di estrema ambizione intellettuale, sorto sull’entusiasmo delle nuove scoperte scientifiche. Cartesio ritiene di aver trovato un piano comune tra fisica, metafisica e tecnica, creando un’alleanza che si rivelerà decisiva per il mondo moderno. La fisica di Cartesio non è infatti pura speculazione, anzi è una fisica che ritorna all’esperienza non solo per essere confermata ma anche per trovare dei modelli esplicativi e delle applicazioni pratiche. Infatti, dato che i meccanismi che possono sottostare ai fenomeni sono infiniti, solo l’esperienza potrà dire quale sia l’effettivo processo materiale che sta alla base di un certo evento naturale, e in questo senso i meccanismi creati dall’uomo possono costituire un valido aiuto per comprendere come funziona la macchina umana (il corpo viene inteso da Cartesio come un automa idraulico, il cuore come un fuoco senza fiamma). Specularmente, le ricerche di fisica possono portare ad affinare le conoscenze meccaniche e quindi consentire la costruzione di macchine e procedure sempre più precise, destinate, baconianamente, al progresso dell’umanità e all’eliminazione del lavoro fisico, delle malattie e, forse, della morte stessa.

Hypotheses non fingo

La crisi del cartesianesimo nella seconda metà del Seicento ha varie motivazioni, ma tra esse la più importante, e forse la più dura da accettare per i cartesiani, sta nella sconfitta che la scienza di Cartesio, prim’ancora che la sua filosofia, conosce ad opera di Isaac Newton e degli scienziati da lui ispirati. La fisica cartesiana, fondata su semplici leggi inerziali, cede il passo a una fisica gravitazionale fondata su un concetto, quello di azione a distanza tra i corpi, letteralmente inconcepibile per Cartesio (il quale, infatti, si era dovuto arrampicare sugli specchi per poter giustificare il magnetismo su base puramente inerziale).

Anche dal punto di vista metodologico, Newton si muove in opposizione speculare a Cartesio. Sostiene di “non fingere ipotesi” e di affidarsi unicamente all’induzione, cioè alla raccolta di dati empirici vagliati scientificamente, il che non manca di ricordare il manifesto baconiano. Ma l’induzione di Newton, al contrario di quella di Bacone, suppone una scienza già matura. I fenomeni da cui parte non sono semplici osservazioni dirette, ma leggi matematiche ormai stabilite, come le leggi planetarie di Keplero e quelle di Galileo sulla caduta dei gravi. Nei Principi matematici della filosofia naturale (1687), Newton compie una geniale riunificazione normativa, sussumendo entrambi i corpi di leggi al principio della gravitazione universale, da cui poi deduce tutti gli altri teoremi fisici, in un impianto destinato a resistere nelle sue strutture portanti almeno fino ad Einstein. Si definisce meglio, in questo quadro, il ruolo metodologico dell’esperienza: questa costituisce il momento iniziale della ricerca, perché da essa scaturiscono i dati primari, debitamente interpretati in forma matematica, da cui saranno estratti poi i principi generali. Questi principi, a loro volta, permetteranno di spiegare altri fenomeni e troveranno al contempo, in essi, un’importante verifica o correzione. Fenomeni devianti non agiscono necessariamente nel senso di una falsificazione della teoria, ma al contrario saggiano la sua capacità di adattamento. Ciò è evidente all’interno degli stessi Principi, in cui le leggi planetarie di Keplero, assunte come punto di partenza della ricerca, vengono alla fine corrette e reinterpretate in base al principio di gravitazione universale, pur stabilito sulla base di esse. Lungi dall’essere un circolo vizioso, questa dinamica interna al metodo newtoniano diventerà il modello stesso della ricerca scientifica e del sapere da essa prodotto. Di contro alla pretesa cartesiana di poter giungere a una fisica a priori, definitiva e stabilita una volta per tutte, Newton sostiene esplicitamente la continua e necessaria approssimazione della ricerca, che si affina sempre di più man mano che crescono le conoscenze sperimentali, man mano che si raffinano gli strumenti di misurazione e di analisi, man mano che si elaborano varianti e spiegazioni capaci di dar conto dell’ampliato orizzonte conoscitivo. Il trionfo della scienza newtoniana avrà esiti diversi, se non opposti. Nell’immediato, per la persistente presenza nel suo sfondo di un presupposto teologico, favorisce il tentativo di quei seguaci che in essa vedono un baluardo contro il montante ateismo; a lungo andare, però, per la sua insistenza su esperimenti e verifiche empiriche, sarà il canale attraverso cui si affermerà sempre di più l’autonomia della scienza dalla filosofia e la sua stretta connessione con la tecnica, nel senso già inaugurato dagli altri padri fondatori seicenteschi.